描述：TYFMS-01A型 柔性制造實(shí)訓系統|數控設備隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，新產(chǎn)品不斷涌現，產(chǎn)品的復雜程度也隨之增加，而產(chǎn)品的市場(chǎng)壽命日益縮短，更新?lián)Q代加速，中、小批量生產(chǎn)占有越來(lái)越重要的地位。面臨這—新的局面，必須大幅度提高制造柔性和生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗，從而降低生產(chǎn)成本，以獲得更好的經(jīng)濟效益。柔性制造系統正是在這種形勢下應運而生的。
一、系統概述
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，新產(chǎn)品不斷涌現，產(chǎn)品的復雜程度也隨之增加，而產(chǎn)品的市場(chǎng)壽命日益縮短，更新?lián)Q代加速，中、小批量生產(chǎn)占有越來(lái)越重要的地位。面臨這—新的局面，必須大幅度提高制造柔性和生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗，從而降低生產(chǎn)成本，以獲得更好的經(jīng)濟效益。柔性制造系統正是在這種形勢下應運而生的。
TYFMS-01A型 柔性制造實(shí)訓系統|數控設備是在流水線(xiàn)和自動(dòng)化專(zhuān)機的功能基礎上逐漸發(fā)展形成的自動(dòng)工作的機電一體化的裝置系統。柔性制造系統主要由數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統等制造單元組成，能根據制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調整，以適宜于多品種、中小批量生產(chǎn)。它通過(guò)簡(jiǎn)單地改變軟件的方法能夠制造出多種零件中任何一種零件。
TYFMS-01A型 根據汽車(chē)板簧生產(chǎn)工藝的真實(shí)案例，結合教學(xué)需要設計而成。該系統主要由以下單元模塊組成：自動(dòng)供料單元、自動(dòng)上料單元、柔性制造加工單元、自動(dòng)化立體倉庫、多種形式的檢測單元、上下料搬運機器人單元；分揀單元、自動(dòng)化輸送線(xiàn)系統單元、搬運機器人單元、系統總控單元等。所有模塊單元通過(guò)工業(yè)總線(xiàn)控制聯(lián)接。如圖1所示。
為了促進(jìn)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對機器人、柔性制造系統等*制造技術(shù)有一個(gè)全面的深入了解和體會(huì )，我們立足于自己的技術(shù)優(yōu)勢，結合實(shí)際教學(xué)的需求，開(kāi)發(fā)了一套*模擬工業(yè)現場(chǎng)實(shí)際應用的柔性制造教學(xué)實(shí)訓系統，并配備了相應的實(shí)驗指導書(shū)。
通過(guò)該系統，使學(xué)生可通過(guò)實(shí)驗了解柔性制造系統的基本組成和基本原理，為學(xué)生提供一個(gè)開(kāi)放性的，創(chuàng )新性的和可參與性的實(shí)驗平臺，讓學(xué)生全面掌握機電一體化技術(shù)的應用開(kāi)發(fā)和集成技術(shù)，幫助學(xué)生從系統整體角度去認識系統各組成部分，從而掌握機電控制系統的組成、功能及控制原理?？梢源龠M(jìn)學(xué)生在機械設計、電氣自動(dòng)化、自動(dòng)控制、機器人技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)等方面的學(xué)習,并對電機驅動(dòng)及控制技術(shù)、PLC控制系統的設計與應用、計算機網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)和現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、高級語(yǔ)言編程等技能得到實(shí)際的訓練，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，使學(xué)生在機電系統的設計、裝配、調試能力等方面均能得到綜合提高。該系統設計有漏電保護、短路保護、急停保護、限位保護、隔離保護等多種保護功能。
二、系統特點(diǎn)
1、高度集成
通過(guò)Profibus-DP工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)及開(kāi)發(fā)型組態(tài)軟件等網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)將系統中的所有單機模塊設備進(jìn)行高度的集成。與工業(yè)現場(chǎng)形式*相同。
2、工業(yè)化與標準化
系統汽車(chē)板簧生產(chǎn)工藝的真實(shí)案例，按工業(yè)標準設計，并可全面兼容標準工業(yè)級設備。
3、系統化與單元模塊化
系統中的單元設備具有“聯(lián)機/單機"兩種操作模式。所有的單元設備的軟硬件均可以脫離系統獨立操作，可用單機設備為平臺，進(jìn)行單項技術(shù)的研發(fā)，易擴展。即方便教學(xué)又zui大程度的滿(mǎn)足了教師進(jìn)行科研、學(xué)生進(jìn)行創(chuàng )新的需要。
4、機器人嵌入式系統控制
六自由度串聯(lián)機器人及六自由度并聯(lián)機器人等關(guān)鍵設備采用嵌入式系統控制。系統緊湊小巧，對實(shí)時(shí)和多任務(wù)有很強的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應時(shí)間。具有功能很強的存儲區保護功能，便于學(xué)生動(dòng)手操作和系統維護。
5、開(kāi)放性
開(kāi)放具有自主知識產(chǎn)權的軟件源代碼。此外，系統中以運動(dòng)控制技術(shù)為主的單元裝備需具有良好的硬件開(kāi)放性，可以和工業(yè)上眾多裝備接口，進(jìn)行系統集成。軟件系統采用開(kāi)放式源代碼和通用軟件開(kāi)發(fā)平臺（MS VC++和Borland C++），用戶(hù)可以進(jìn)行深層次的軟件系統二次開(kāi)發(fā)，以便于開(kāi)發(fā)出適合用戶(hù)需求的系統調度程序和單機運行程序，很大程度上方便了老師和同學(xué)課題研究工作。
6、網(wǎng)絡(luò )化視頻監控（選配）
系統提供網(wǎng)絡(luò )化視頻監控模塊，使操作者在操作系統的同時(shí)，也可通過(guò)電腦屏幕實(shí)時(shí)觀(guān)看系統的實(shí)際運行狀況。同時(shí)對于有條件的學(xué)校，可將控制計算機與校園網(wǎng)相連解，使更多的學(xué)生和老師通過(guò)網(wǎng)絡(luò )觀(guān)看現場(chǎng)實(shí)驗過(guò)程，提高系統利用率，也可實(shí)現遠程教學(xué)。
7、可擴展性
系統軟、硬件部分預留擴展空間，用戶(hù)可在原有系統基礎上增添設備模塊，并可輕松集成到系統中，為二次開(kāi)發(fā)和擴展教學(xué)學(xué)科創(chuàng )造了極為有利條件。
8、機器人種類(lèi)
為了真正實(shí)現教學(xué)與工業(yè)結合，本系統中需應用直角坐標類(lèi)型機器人、串聯(lián)關(guān)節型機器人、并聯(lián)加工機器人、氣動(dòng)機器人（注：以上機器人均為自主品牌，以便保證良好的開(kāi)放性）等工業(yè)上常用到的機器人類(lèi)型，并且設計上*按照工業(yè)標準和結構對機器人本體進(jìn)行設計，可以*了解工業(yè)上機器人的特點(diǎn)和結構。每種機器人都配有詳細介紹和實(shí)驗指導書(shū)。
9、交互式圖形化操作界面
系統控制軟件采用WINDOWS操作系統，具有交互式和圖形化特點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單易學(xué)，自動(dòng)化程度高，使教師和學(xué)生在很短的時(shí)間之內就可以掌握對系統的操作。
10、豐富的狀態(tài)反饋功能
通過(guò)計算機與各單元及傳感器的通訊，將系統中各環(huán)節的狀態(tài)顯示在操作界面上，使操作者通過(guò)計算機隨時(shí)了解系統各環(huán)節的工況、狀態(tài)、運行數據，掌握系統運行狀態(tài)。
11、完善的生產(chǎn)及物料存儲統計功能
根據現代柔性制造系統的特點(diǎn)及發(fā)展動(dòng)向，不但在工作過(guò)程和原理上仿真實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，而且開(kāi)發(fā)了生產(chǎn)及物料存儲數據庫，根據系統的運行隨時(shí)記錄和分析生產(chǎn)過(guò)程和存儲數據。
12、教材齊備
本柔性制造系統，除提供相應的教學(xué)大綱外，還應提供系統整體的實(shí)驗指導書(shū)，包括機械篇、電控篇及軟件篇。詳細介紹各設備特點(diǎn)、原理、設計思想、計算方法。并拓展介紹工業(yè)上常用的相關(guān)元件及設備。在此基礎上，還應提供單獨關(guān)鍵設備如機器人等提供機械本體裝配說(shuō)明書(shū)、實(shí)驗指導書(shū)、軟件使用說(shuō)明書(shū)等。便于獨立模塊教學(xué)和實(shí)驗。
13、完善的保護功能
該系統設計有漏電保護、短路保護、急停保護、限位保護、隔離保護等多種保護功能。保證安全有效的進(jìn)行教學(xué)演示和授課。
三、適用范圍
本自動(dòng)化物流及柔性制造系統是由倉庫儲存系統、加工裝備、物料運輸裝置和計算機控制系統等組成的自動(dòng)化制造系統。
本系統可以適應如下課程教學(xué)和研究的需要：機械工程類(lèi)、機械制造類(lèi)、控制工程類(lèi)、機電一體化類(lèi)、工業(yè)工程類(lèi)、計算機控制類(lèi)、工業(yè)自動(dòng)化類(lèi)、現場(chǎng)總線(xiàn)和計算機網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)、機器人教學(xué)等。
本系統包含多種學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識，具有開(kāi)放性、創(chuàng )新性、可操作性等特點(diǎn)，可用于以下各類(lèi)專(zhuān)業(yè)的中專(zhuān)、大專(zhuān)、本科和研究生的實(shí)驗教學(xué)和科研工作。
1、機械設計制造及其自動(dòng)化
2、機電一體化
3、機械電子工程
4、機械設計及理論
5、電氣工程及其自動(dòng)化或自動(dòng)化
6、測控技術(shù)與儀器
7、計算機應用技術(shù)
8、數控技術(shù)
9、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
四、實(shí)驗項目
1、氣動(dòng)系統的安裝與調試項目
選用該裝置配置的單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉氣缸等氣動(dòng)執行元件和單控電磁換向閥、雙控電磁換向閥和磁性開(kāi)關(guān)等氣動(dòng)控制元件，可完成下列氣動(dòng)技術(shù)的工作任務(wù)：
項目一：氣動(dòng)方向控制回路的安裝
項目二：氣動(dòng)速度控制回路的安裝
項目三：擺動(dòng)控制回路的安裝
項目四：氣動(dòng)順序控制回路的安裝
項目五：氣動(dòng)機械手裝置的安裝
項目六：氣動(dòng)系統安裝與調試
2、電氣控制電路的安裝和PLC程序編寫(xiě)項目
選用該裝置配置的PLC模塊、變頻器模塊和指令開(kāi)關(guān)、傳感器等，可完成下列PLC應用技術(shù)工作任務(wù)：
項目七：電動(dòng)機正反轉控制電路的連接與控制程序編寫(xiě)
項目八：電動(dòng)機調速控制電路的連接與控制程序編寫(xiě)
項目九：氣動(dòng)方向控制程序編寫(xiě)
項目十：氣動(dòng)順序動(dòng)作控制程序編寫(xiě)
項目十一：氣動(dòng)機械手控制程序編寫(xiě)
項目十二：皮帶輸送機控制程序編寫(xiě)
項目十三：機電一體化設備控制程序編寫(xiě)
項目十四：自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)控制程序編寫(xiě)
3、 傳感檢測技術(shù)應用項目
項目十五：開(kāi)關(guān)量傳感器認知及應用
項目十六：數字量傳感器認知及應用
項目十七：模擬量傳感器認知及應用
4、電機驅動(dòng)技術(shù)應用項目
項目十八：熟悉直流電動(dòng)機及其應用、熟悉交流電動(dòng)機及其應用
項目十九：步進(jìn)電動(dòng)機及伺服電動(dòng)機及其應用
5、機械傳動(dòng)技術(shù)應用項目
項目二十：熟悉帶傳動(dòng)機構及其應用
項目二十一：熟悉滾珠絲杠機構及其應用
項目二十二：熟悉直線(xiàn)導軌機構及其應用
項目二十三：熟悉間歇傳動(dòng)機構及其應用
項目二十四: 熟悉齒輪傳動(dòng)機構及其應用
6、分揀輸送單元安裝與調試項目
項目二十五: 熟悉分揀輸送單元結構與功能，并正確的安裝與調整
項目二十六: 正確分析光電編碼器電氣線(xiàn)路，并對其進(jìn)行連接與測試
項目二十七: 掌握MM420變頻器的控制方式，并對其進(jìn)行連接與測試
項目二十八: 熟練利用指令向導配置PLC高速計數器操作
項目二十九: 掌握異步電動(dòng)機位置控制程序設計與調試方法
7、檢測單元安裝與調試項目
項目三十: 檢測單元結構與功能分析
項目三十一: 檢測單元機械及氣動(dòng)元件安裝與調整
項目三十二: 檢測單元氣動(dòng)回路分析、安裝與調試
項目三十三: 檢測單元電氣系統分析、安裝與調試
項目三十四: 檢測單元控制程序設計與調試
8、自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)機械結構調整項目
選用該裝置配置的機電一體化設備部件、PLC模塊、變頻器模塊和指令開(kāi)關(guān)、傳感器等，可完成下列機電設備安裝和機電一體化技術(shù)的工作任務(wù)：
項目三十五: 傳動(dòng)裝置同軸度的調整
項目三十六: 皮帶輸送機的安裝與調整
項目三十七: 搬運機械手設備安裝與調試
項目三十八: 物件分揀設備的安裝與調試
項目三十九: 送料設備的安裝與調試
項目四十: 自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)設備安裝與調試
9、自動(dòng)控制系統安裝與調試項目
選用該裝置配置的機電一體化設備部件、PLC模塊、變頻器模塊和指令開(kāi)關(guān)、傳感器等，可完成下列機電設備安裝和機電一體化技術(shù)的工作任務(wù)：
項目四十一: 多種傳感器的安裝與調試
項目四十二: 機械手的自動(dòng)控制
項目四十三: 皮帶輸送機的自動(dòng)控制
項目四十四: 機電一體化設備的自動(dòng)控制
項目四十五: PLC控制系統的安裝與調試
項目四十六: 自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的安裝與調試
10、PLC工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò )的安裝及調試
系統選用三菱PLC主控制器，配合FX1N-485BD網(wǎng)絡(luò )模塊，基于本網(wǎng)絡(luò )通信功能，可完成下列工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)通信技術(shù)訓練任務(wù)：
項目四十七: N:N網(wǎng)絡(luò )的硬件連接、調試
項目四十八: N:N網(wǎng)絡(luò )參數設置、調試
項目四十九: 基于多臺PLC的復雜網(wǎng)絡(luò )數據讀寫(xiě)程序編寫(xiě)與調試
11、物料倉儲的安裝及調試
項目五十:氣動(dòng)組件的應用與裝調
項目五十一：步進(jìn)驅動(dòng)系統的參數設置與應用
項目五十二：?jiǎn)屋S運動(dòng)系統應用
項目五十三：雙軸運動(dòng)系統應用
項目五十四：絲桿傳動(dòng)系統裝調與應用
項目五十五：出入倉管理程序的應用
項目五十六：貨倉分配管理應用
項目五十七：倉庫統計與分類(lèi)管理
項目五十八：脈沖定位控制應用
項目五十九：步進(jìn)系統控制與應用
五、系統流程
自動(dòng)供料單元將料庫中的毛坯提升至固定高度，自動(dòng)送料單元將毛坯從料庫中取出，擺放至自動(dòng)化輸送系統單元輸送線(xiàn)上。運輸帶將毛坯送至數控銑床前端，經(jīng)過(guò)擺正和自動(dòng)裝夾后并完成自動(dòng)加工（并聯(lián)加工中心或數控車(chē)床）。加工完成后，由上下料搬運機器人取出工件，將工件放回到輸送線(xiàn)上。工件由步進(jìn)傳送機構送入模擬加熱爐完成加熱。工件運送到導向與分揀單元，機械手完成抓取工件、擺動(dòng)，完成淬火工序后送至檢測單元。經(jīng)檢測，不合格的產(chǎn)品由氣推裝置送到廢品存放處，合格的產(chǎn)品將繼續傳送至裝配單元，完成零件組裝。組件從輸送機上取下并送至自動(dòng)化立體倉庫單元的成品庫，完成一個(gè)工作流程。
六、系統結構說(shuō)明
實(shí)訓系統機械結構以鋁合金型材為主，數控精密制作，可拆裝組合，所有配件均選用工業(yè)型標準配件。系統的PLC模塊的I/O端子、變頻器的接線(xiàn)端子、各常用模塊與PLC的連接端子，均與安全插座連接，使用帶安全插頭的導線(xiàn)進(jìn)行電路連接；各指令開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、傳感器和指示元件的電路，則通過(guò)端子排進(jìn)行連接。插拔線(xiàn)連接電路與端子牌連接電路相結合，既保證學(xué)生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。
鋁合金導軌式實(shí)訓臺：可以安裝送料機構、機械手、傳輸分揀機構。實(shí)訓模塊及PLC主機等可以放置在拉出式的支架上。
觸摸屏模塊：MCG7062
PLC模塊及變頻器模塊：PLC40點(diǎn)以上IO西門(mén)子；變頻器：西門(mén)子；模塊材料要求：高強度塑料外殼、重量輕，面板是鋁塑板，圖案、文字符號采用進(jìn)口油墨絲印。
電源模塊：三相電源總開(kāi)關(guān)（帶漏電和短路保護）1個(gè)，熔斷器3只，單相電源插座2個(gè)，安全插座5個(gè)；
按鈕模塊：24V/6A、12V/2A各一組；急停按鈕1只，轉換開(kāi)關(guān)2只，蜂鳴器1只，復位按鈕黃、綠、紅各1只，自鎖按鈕黃、綠、紅各1只，24V指示燈黃、綠、紅各2只；
一體化接線(xiàn)排：接線(xiàn)排殼體上兩側相對設置有一初級接線(xiàn)區（接線(xiàn)端子）和一次級接線(xiàn)區（安全插座）；接線(xiàn)端子與對應的安全插座通過(guò)導電彈性件連接；接線(xiàn)排殼體邊緣卷折，設有固定用的螺孔，可以固定在實(shí)訓桌上。
井式上料機構：井式工件庫1件，物料推出機構1件，光電傳感器2只，磁性開(kāi)關(guān)2只，單缸氣缸1只，單控電磁閥1只，警示燈1只，主要完成將工件庫中的工件依次推出。氣缸及附屬傳感器選用SMC。
氣動(dòng)機械手裝置：四自由度氣動(dòng)機械手，氣缸及附屬傳感器選用SMC；整個(gè)搬運機構能完成四個(gè)自由度動(dòng)作，手臂伸縮、手臂旋轉、手爪上下、手爪松緊。氣缸及附屬傳感器選用SMC。
加工機構：主要由物料臺、物料夾緊裝置、龍門(mén)式二維運動(dòng)裝置、主軸電機、刀具以及相應的傳感器、磁性開(kāi)關(guān)、電磁閥、步進(jìn)電機及驅動(dòng)器、主軸電機、滾珠絲桿副、支架、機械零部件構成。
物件包裝機構：主要由井式供料單元、三工位旋轉工作臺、平面軸承、沖壓裝配單元、光電傳感器磁性開(kāi)關(guān)、電磁閥（日本SMC）、直流減速電機、支架、機械零部件構成。
物料分揀裝置：傳送帶通過(guò)三相異步電動(dòng)機驅動(dòng)，在傳送帶端點(diǎn)處設計有落料口，通過(guò)光電傳感器檢測物料；傳送帶上裝有三個(gè)出料槽，對應位置有電感傳感器、光纖傳感器等，同時(shí)正對料槽位置裝有推料氣缸，共計三個(gè)氣缸。傳送帶采用可拆卸的鋁合金支架。氣缸及附屬傳感器選用SMC。
七、系統主要配置清單
本系統配置可根據客戶(hù)要求進(jìn)行調整。其基本配置如表1：
表1：系統基本配置一覽表
序號 | 名稱(chēng) | 主要元件或型號、規格 | 數量 | 備注 |
1. | 實(shí)訓桌 | 1200×1000×700mm | 16張 | 尺寸大小可根據實(shí)際情況進(jìn)行設計。 |
2. | 觸摸屏模塊 | 7英寸TFT真彩mcgs7062，65K色 | 4塊 | |
3. | PLC模塊 | 選用三菱FX1N-40MR5臺 SC-09通信線(xiàn)、5根， FX1N-485BD通訊模塊5塊 能完成（1）網(wǎng)絡(luò )的硬件連接、調試；（2）網(wǎng)絡(luò )參數設置、調試；（3）基于485現場(chǎng)總線(xiàn)多臺PLC的復雜網(wǎng)絡(luò )數據讀寫(xiě)程序編寫(xiě)與調試。 | 4套 | |
4. | 變頻器模塊 | 三菱D720功率≥0.75KW | 4塊 | |
5. | 電源模塊 | 三相電源總開(kāi)關(guān)（帶漏電和短路保護）1個(gè)，熔斷器3只，單相電源插座2個(gè)，安全插座5個(gè)； | 1塊 | |
6. | 按鈕模塊 | 24V/6A、12V/2A各一組；急停按鈕1只，轉換開(kāi)關(guān)2只，蜂鳴器1只，復位按鈕黃、綠、紅各1只，自鎖按鈕黃、綠、紅各1只，24V指示燈黃、綠、紅各2只； | 1套 | |
7. | 物料傳送機部件 | 三相交流減速電機（AC380V，輸出轉速130r/min）1臺，送料盤(pán)1個(gè)，光電開(kāi)關(guān)1只； | 4套 | |
8. | 氣動(dòng)機械手部件 | 單出雙桿氣缸2只，氣手爪1只，旋轉氣缸1只，磁性開(kāi)關(guān)6只，氣流閥6只，非標螺絲2只，雙控電磁換向閥1只；單控電磁閥2只，電磁閥和氣缸都采用日本SMC | 1套 | |
9. | 皮帶輸送機部件 | 三相減速電機（380V，輸出轉速40r/min）1臺，平皮帶1355×49×2mm1條； | 4套 | |
10. | 加工機構 | 主要由物料臺、物料夾緊裝置、龍門(mén)式二維運動(dòng)裝置、主軸電機、刀具以及相應的傳感器、磁性開(kāi)關(guān)、電磁閥（日本SMC）、步進(jìn)電機及驅動(dòng)器、主軸電機、滾珠絲桿副、支架、機械零部件構成。 | 1套 | |
11. | 物件包裝機構 | 主要由井式供料單元、三工位旋轉工作臺、平面軸承、沖壓裝配單元、光電傳感器磁性開(kāi)關(guān)（歐姆龍）、電磁閥、電機及驅動(dòng)器、支架、機械零部件構成。 | 1套 | |
12. | 物件分揀部件 | 單出桿氣缸3只，金屬傳感器1只，光傳感器2只，磁性開(kāi)關(guān)6只，物件導槽3個(gè)，單控電磁換向閥3只，氣缸和電磁閥均采用日本SMC | 1套 | |
13. | 物料倉儲機構 | 4自由度機械手，步進(jìn)電機驅動(dòng)器，單出桿氣缸1只，氣動(dòng)手指1只，電磁閥，光電開(kāi)關(guān)，磁性開(kāi)關(guān)，倉儲支架 | 1套 | |
14. | 接線(xiàn)端子模塊 | 接線(xiàn)端子和安全插座 | 1塊 | |
15. | 物料 | 金屬5個(gè)，尼龍黑白各5個(gè) | 15個(gè) | |
16. | 安全插線(xiàn) | 1套 | ||
17. | 氣管 | Φ4\Φ6，氣管為藍色，每臺配有足量氣管 | 1套 | |
18. | PLC編程線(xiàn)纜 | 1套 | ||
19. | 觸摸屏與計算機通信線(xiàn) | 1套 | ||
20. | 觸摸屏與PLC通信線(xiàn) | 1套 | ||
21. | 配套工具 | 1套 | ||
22. | 產(chǎn)品配套光盤(pán) | 1套 | ||
23. | 電腦推車(chē) | 1臺 | ||
24. | 塑料泡沫盒 | 1套 | ||
25. | 靜音空氣壓縮機 | 0Mpa-1.0Mpa，氣泵噪音≦65分貝，符合國家標準 | 1臺 | |
26 | 工控中心柜 | 1500×700×1300mm（包含觸摸屏、控制軟件、控制電氣元件等） | 1臺 |
八、系統技術(shù)參數
1、自動(dòng)上料單元的技術(shù)參數
由鋁型材搭建的立體化倉庫,與自動(dòng)上料機構及光電傳感器組成，完成原料及成品件的取出和存放。并由傳感器完成庫存信息的發(fā)送。
表2：立體化倉庫技術(shù)參數表
立體化倉庫 | 倉位尺寸 | 220mm×280mm×220mm |
倉位數量 | 7列4層28個(gè) | |
外形尺寸 | 3000mm×280mm×1800mm |
表3：自動(dòng)上料單元技術(shù)參數表
機構形態(tài) | 直角坐標式 | |
自由度 | 4 | |
負載 | ≥3kg | |
每軸重復定位精度 | 0.5mm | |
運動(dòng)分辯率 | 0.2mm | |
動(dòng)作范圍 | Ⅰ軸行程 | 2500mm |
Ⅱ軸行程 | 500mm | |
Ⅲ軸行程 | 950mm | |
Ⅳ軸轉動(dòng) | -100°～ +100° | |
zui大速度 | 5m/min | |
本體重量 | 200kg | |
輸入電壓 | AC220V50Hz | |
控制方式 | 二伺服電機二步進(jìn)電機 | |
運行模式 | 歐姆龍PLC控制，可獨立運行 | |
安裝環(huán)境 | 溫度 | 0～+45oC |
濕度 | 20～80%不結露 | |
振動(dòng) | 0.5G以下 | |
其它 | 避免易燃、腐蝕性氣體、液體；勿濺水、油、粉塵等；勿接近電器噪聲源 | |
2、PLC可編程控制器
本系統每個(gè)工作單元均由獨立一臺PLC控制，可進(jìn)行模塊功能訓練。同時(shí)，中控系統也由一獨立的PLC進(jìn)行控制。PLC的基本技術(shù)參數為：
品牌：三菱或西門(mén)子
輸入：24點(diǎn)
輸出：16點(diǎn)（晶體管）
高速計數器：4點(diǎn)
脈沖輸出：100KHz 2點(diǎn) 30KHz 2點(diǎn)
定時(shí)器：4096位
計數器：4096位
內部輔助繼電器：8192點(diǎn)
保持繼電器：8192點(diǎn)
輸入中斷：8點(diǎn)
脈沖捕捉輸：8點(diǎn)
3、柔性制造加工單元
柔性加工單元選用數控銑床，也可根據客戶(hù)要求配置相應的數控車(chē)床。數控銑床的基本參數如表4。
4、嵌入式控制系統
104-1541CLDN(B) 是一款可單+5V 供電工作的嵌入式應用型的All-in-one Geode 586 的電腦主機板，104-1541CLDN(B)的GX1 處理器和CS5530A 芯片一起可以實(shí)現的性能，它的外形設計緊湊僅96mmX90mm 它高度集成了一個(gè)PCI CRT/LCD/LVDS 同時(shí)顯示控制器，二個(gè)RS-232串口、一個(gè)多模式并口(ECP/EPP/SPP)、 兩個(gè)USB口、一個(gè)PS/2 鍵盤(pán)鼠標接口、一個(gè)Compact Flash 卡接口、一個(gè)硬盤(pán)接口、一個(gè)10/100M 自適應以太PCI 網(wǎng)卡、PC104 接口和一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器，看門(mén)狗可以將終止的系統自動(dòng)復位其內置高速PCI IDE 控制器支持PIO，UDMA/33 和總線(xiàn)主模式zui多可連接兩個(gè)IDE 設備，包括大容量硬盤(pán)CD-ROM 驅動(dòng)器、DVD-ROM 驅動(dòng)器、104-1541CLDN(B) 具有電源管理功能可以將電源消耗降至zui小，你可以利用這個(gè)特點(diǎn)關(guān)閉顯示器停止硬盤(pán)軸心馬達。其基本性能指標為：
微處理器CPU
板上集成低功耗NS GX1 200MHz 到300MHz 處理器無(wú)風(fēng)扇；
外部總線(xiàn)頻率:33MHz, BGA 封裝芯片組Chipset
NS GX1/CS5530A/W83977F-A 二級Cache 集成于GX1 處理器內系統存儲器System Memory
一條SODIMM 插槽zui大可支持128M 內存
內存類(lèi)型SDRAM ( 同步DRAM)
IDE 功能
一個(gè)EIDE 接口zui多可接兩個(gè)設備支持PIO 模式3/4 或Ultra DMA33 IDE 硬盤(pán)和ATAPI CD-ROM/DVD-ROM
USB 功能
兩個(gè)USB 接口符合USB 規格Rev. 1.0
BIOS
Award BIOS 即插即用
256KB (2Mbit) flash 內存芯片
5、搬運機器人單元
在本系統中,六自由度搬運機器人采用關(guān)節式結構,按工業(yè)標準要求設計,速度快、柔性好；模塊化結構，簡(jiǎn)單、緊湊，*實(shí)驗要求；控制系統采作Windows系列操作系統，二次開(kāi)發(fā)方便于工作、快捷，適于教學(xué)實(shí)驗；提供通用機器人語(yǔ)言編程系統，可通過(guò)圖形示教自動(dòng)生成機器人語(yǔ)言等程序；提供實(shí)驗教材，內容涵蓋機器人運動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、控制系統的設計、機器人軌跡規劃等。
在工作過(guò)程中，運動(dòng)平穩可靠，無(wú)燥聲。定位準確，運行精度高。氣動(dòng)手爪夾持力大，工作不松動(dòng)。真正實(shí)現自動(dòng)搬動(dòng)與安裝工件的無(wú)人操作的功能。
表5：搬運機器人單元技術(shù)參數
結構形式 | 串聯(lián)式 | |||||
負載能力 | 10kg | |||||
重復定位精度 | ±0.08mm | |||||
運動(dòng)范圍 | θ1 | θ2 | θ3 | θ4 | θ5 | θ6 |
300o | 120o | 120o | 300o | 180o | 360o | |
每軸zui大運動(dòng)速度 | 腰轉（關(guān)節1） | 60o /S | ||||
大臂（關(guān)節2） | 90o /S | |||||
小臂（關(guān)節3） | 90o /S | |||||
臂轉（關(guān)節4） | 60 o /S | |||||
腕擺（關(guān)節5） | 60o /S | |||||
腕轉（關(guān)節6） | 60o /S | |||||
zui大展開(kāi)半徑 | 1300mm | |||||
高度 | 1650mm | |||||
本體重量 | ≤150Kg | |||||
操作方式 | 示教再現/編程 | |||||
供電電源 | 三相380V、50Hz | |||||
6、氣動(dòng)搬運機器人單元
這種機器人實(shí)際上同直角坐標的結構差別不大，只不過(guò)由電控平移臺變成了氣缸而已。氣動(dòng)搬運機器人多用于貨物較輕，潔凈的工作場(chǎng)合。實(shí)現工件在流水線(xiàn)上自動(dòng)分揀功能。系統中氣動(dòng)機器人采用進(jìn)口高精度氣缸配合鋁合金型材搭建而成，精度高且外形美觀(guān)。
表6：氣動(dòng)搬運機器人技術(shù)參數
機構形態(tài) | 直角坐標式 | |
自由度 | 2 | |
負載 | ≥3kg | |
動(dòng)作范圍 | Ⅰ軸行程 | 300mm |
Ⅱ軸行程 | 50 mm | |
zui大速度 | Ⅰ軸 | 200 mm /S（與使用的壓力有關(guān)） |
Ⅱ軸 | 150 mm /S（與使用的壓力有關(guān)） | |
本體重量 | ≤10kg | |
安裝環(huán)境 | 溫度 | +5 oC ~+50oC |
濕度 | 20~80%不結露 | |
振動(dòng) | 0.5G以下 | |
7、自動(dòng)化輸送線(xiàn)系統單元
本輸送系統由7條皮帶輸送機和2臺90度轉角輸送機組成H型輸送系統，框架采用鋁合金框架,其結構簡(jiǎn)單、重量輕，安裝、使用、維護方便。每條皮帶運輸機由鋁合金支架、皮帶、輥筒、電機與減速器組成，并且輸送機上裝有位置傳感器。轉角輸送部分由直流電機+減速器驅動(dòng)，所有輸送機速度可調，系統中要有一條變頻調速輸送線(xiàn)。
表7：自動(dòng)化輸送線(xiàn)系統技術(shù)參數
皮帶輸送機 | 有效工作寬度 | 300mm |
工作高度 | 750mm | |
工作長(cháng)度 | 19.8米 | |
運行速度 | 5m/min～10m/min | |
電機 | 1.5kw | |
承載能力 | 10kg | |
90度轉角輸送機 | 工作高度 | 750mm |
旋轉角度 | 90度 |
八、工業(yè)總線(xiàn)控制系統
1、總線(xiàn)控制系統組網(wǎng)圖
控制系統由1臺主控計算機、3臺計算機、2臺嵌入式運動(dòng)控制器、2臺PLC組成。通過(guò)ProfiBus-DP總線(xiàn)同主控計算機控制中心做數據交換。如圖2所示。
圖2：控制系統組網(wǎng)圖
2、實(shí)驗安全保護系統（五級保護）
由于該系統中的轉動(dòng)、移動(dòng)、自動(dòng)化的設備多，這對于建設一個(gè)*的實(shí)驗室來(lái)說(shuō)，實(shí)驗的安全保護系統是非常重要的，系統中設計了多層次多重保護措施。
a)機械保護：對存在危險性機械，碼垛機、六自由的機器人等設置有機械碰撞強行停止運行的措施。
b)電氣停止保護：對存在危險性機械，設置有危險設置緊急電氣停止保護措施，如堆垛機上下限位、軌道起點(diǎn)、終點(diǎn)限位緊急電氣停止運行。
c)電氣減速運行保護：對運動(dòng)機械在上述危險位置前設置有緊急減速運行開(kāi)關(guān)，以便使碼垛機、六自由度串聯(lián)機器人在危險位置就提前減速運行。
d)區域性安全保護：碼垛機、六自由度串聯(lián)機器人、六自由度并聯(lián)機器人運行等區域，為避免產(chǎn)生危險后果，設置區域性報警、停止傳感器裝置，以便緊急停止運行中的設備。
e)人工緊急停止：在現場(chǎng)管理人員附近設置人工緊急停止按鈕，一旦出現不安全預兆，可按下“緊停"按鈕，緊急停止運行設備。
九、軟件部分總述
軟件部分包括主控單元和各分站控制單元，其中主控單元由工業(yè)計算機及主控軟件組成，通過(guò)ProfiBus-DP總線(xiàn)通訊采集各分站信息，并協(xié)調各個(gè)分站動(dòng)作，同時(shí)實(shí)現人機交互界面接受用戶(hù)控制和操作。如圖3所示。
圖3：整體結構圖
硬件配置：P4級計算機、內存1G、19寸純屏顯示器。
軟件運行平臺：Windows NT4.0、Workstation 、Windows 2000、Windows XP。
軟件開(kāi)發(fā)平臺：Windows NT4.0、Workstation 、Visual C++ 6.0，Microsoft Access或SQL2000，組態(tài)王。
一、主控單元
1、連續控制
系統提供可視化界面，模塊內部負責實(shí)現工作流邏輯配置與時(shí)序控制，操作員在此可以操作系統的初始化、運行、停止工作，并開(kāi)始整個(gè)物流系統的連續工作，同時(shí)可以實(shí)時(shí)觀(guān)察到各個(gè)作業(yè)節點(diǎn)的工作狀況及工件信息。如圖4所示。
圖4：系統控制界面
2、立體倉庫信息監視
系統提供可視化界面，操作員對各個(gè)倉庫的物料儲存狀態(tài)可以實(shí)時(shí)進(jìn)行監控。如圖5所示。
圖5：立體倉庫控制界面
3、手動(dòng)控制
系統提供可視化界面，操作員可將物流系統分為若干個(gè)作業(yè)完成，其中分別包括控制各個(gè)傳送帶裝置的運動(dòng)、氣推裝置的控制、立體倉庫碼垛機的控制、六自由度并聯(lián)加工中心的控制、數控車(chē)床控制、六自由度搬運機器人的控制、氣動(dòng)分揀條碼檢測單元的控制以及電源開(kāi)關(guān)的控制。
4、六自由度串聯(lián)搬運機器人控制
系統提供可視化界面，操作員可以在此對上下料搬運機器人進(jìn)行運動(dòng)控制，該模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通訊控制上下料搬運分站來(lái)實(shí)現動(dòng)作。如圖6所示。
圖6：機器人控制界面
5、四自由度碼垛機控制
系統提供可視化界面，操作員可以在此對四自由度碼垛機進(jìn)行運動(dòng)控制，該模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通訊控制四自由度碼垛機實(shí)現各軸動(dòng)作。如圖7所示。
6、安全管理
設定操作員的不同權限，不同權限可以做不同的事情，例如：系統管理員可以使用所有功能而普通操作員只可以使用其中一項或幾項功能。
7、系統狀態(tài)
系統提供可視化界面，操作員可以實(shí)時(shí)監控各個(gè)設備的工作狀態(tài)。其中包括各個(gè)裝置是否正在運行，各個(gè)裝置是否已經(jīng)通電。物流系統中正在分揀的各個(gè)物料的所在位置。
十、其它技術(shù)參數
1、系統占地面積：≤4m×6m；
2、電源：380V/220V 50/60Hz；
3、毛坯或工件：0.5Kg≤重量≤6.0Kg，尺寸≤100mm×100mm×100mm；
4、系統檢測精度：≤±0.1mm；
5、生產(chǎn)節拍：≤3min/件；
6、毛坯或工件材料：有色金屬、工程塑料；
7、系統可同時(shí)滿(mǎn)足30-35名學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗；
8、系統各組成單元具有足夠的剛度，設備運行時(shí)不會(huì )產(chǎn)生干擾正常教學(xué)的噪音。
十一、提供的文檔資料
1、系統實(shí)驗指導書(shū)機械篇
我公司提供的實(shí)驗指導書(shū)機械篇不僅提供了教學(xué)大綱供學(xué)院參考，而且從系統單元層面上詳細介紹了每個(gè)模塊單元組成基本設備的設計思想、設計過(guò)程、工藝方法、結構組成、計算方法、與實(shí)驗相配套的教學(xué)內容，并在介紹本系統設備基礎上擴展到工業(yè)相關(guān)設備的基本知識。在每一個(gè)模塊或者設備介紹下，指導書(shū)還留有實(shí)驗作業(yè)，讓學(xué)生充分掌握所了解和學(xué)到的專(zhuān)業(yè)知識，并具有較強的動(dòng)手能力。
2、系統實(shí)驗指導書(shū)控制篇
與機械篇構成一樣，系統的介紹了整體及模塊組成設備的控制原理和方法，闡述了本系統中包含的電氣控制與單片機直至工業(yè)控制領(lǐng)域內大多數自動(dòng)控制知識。并在系統知識范圍內預設了課程試驗作業(yè)，讓學(xué)生在本專(zhuān)業(yè)課程基礎上提高自己。并了解和掌握工業(yè)現場(chǎng)所應用到的基本知識。
3、系統軟件使用說(shuō)明書(shū)
系統軟件使用說(shuō)明書(shū)著(zhù)重與軟件安裝使用和注意事項。并介紹二次開(kāi)發(fā)相關(guān)知識，以及系統軟件基礎上增加功能的示例等。軟件說(shuō)明書(shū)還包含單個(gè)模塊，比如串聯(lián)和并聯(lián)機器人單獨使用的軟件說(shuō)明書(shū)，并配備完善的恢復功能，學(xué)生或者教師可在軟件基礎上任意合理更改，zui終都能恢復到初始狀態(tài)。
4、檢測系統使用說(shuō)明書(shū)
檢測控制系統說(shuō)明書(shū)及程序算法相關(guān)知識。
5、串聯(lián)機器人使用說(shuō)明書(shū)
為單個(gè)機器人使用時(shí)的硬件與使用說(shuō)明書(shū)。
6、串聯(lián)機器人實(shí)驗指導書(shū)
為單個(gè)機器人進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗的指導材料，包括機器人機械系統與控制系統的介紹，以及機器人正、逆運動(dòng)學(xué)分析，還有插補運動(dòng)、軌跡規劃、點(diǎn)到點(diǎn)運動(dòng)、裝配、搬運等實(shí)驗過(guò)程介紹。并具有一定的實(shí)驗格式。
7、并聯(lián)機器人使用說(shuō)明書(shū)
為單個(gè)機器人使用時(shí)的硬件與使用說(shuō)明書(shū)。
8、并聯(lián)機器人實(shí)驗指導書(shū)
為單個(gè)機器人進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗的指導材料，包括機器人機械系統與控制系統的介紹，以及機器人正運動(dòng)學(xué)分析，還有插補運動(dòng)、軌跡規劃、點(diǎn)到點(diǎn)運動(dòng)、加工、編程等實(shí)驗過(guò)程介紹。并具有一定的實(shí)驗格式。
9、關(guān)鍵設備三維課件與動(dòng)畫(huà)
我公司提供關(guān)鍵設備如機器人等三維立體圖，學(xué)生可在實(shí)驗基礎上在計算機上操作機器人本體裝配、檢測甚至獨立設計等實(shí)驗課程。公司在此基礎上提高機器人動(dòng)作演示動(dòng)畫(huà)，為教師授課增加了實(shí)際課件，更使得學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習的興趣。
10、電控布線(xiàn)圖與原理圖
11、軟件動(dòng)態(tài)鏈接庫與二次開(kāi)發(fā)接口、部分源代碼
12、其他外購設備說(shuō)明書(shū)
相關(guān)鏈接：
TYFMS-01A型柔性制造實(shí)訓系統
TYSC-A型數控車(chē)床裝調維修實(shí)訓系統
TYSX-A型數控銑綜合實(shí)訓系統
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